Атомная масса
А́томная ма́сса — масса атома. Единица измерения в СИ — килограмм, обычно применяется внесистемная единица — атомная единица массы.
Общие сведения
Одним из фундаментальных свойств атома является его масса. Абсолютная масса атома — величина чрезвычайно малая. Так, атом водорода имеет массу около 1,67⋅10−24 г. Поэтому в химии (преимущественно для практических целей) значительно удобнее пользоваться (условной) величиной, которую называют относительной атомной массой или просто атомной массой и которая показывает, во сколько раз масса атома данного элемента больше массы атома другого элемента, принятой за единицу измерения массы.
В качестве единицы измерения атомных и молекулярных масс принята 1⁄12 часть массы нейтрального атома наиболее распространённого изотопа углерода 12C. Эта внесистемная единица измерения массы получила название атомная единица массы (а. е. м.) или дальтон (обозначение: Да; единица названа в честь Дж. Дальтона).
Разность между атомной массой изотопа и его массовым числом называется избытком массы (обычно его выражают в МэВ). Он может быть как положительным, так и отрицательным; причина его возникновения — нелинейная зависимость энергии связи ядер от числа протонов и нейтронов, а также различие в массах протона и нейтрона.
Зависимость атомной массы изотопа от массового числа такова: избыток массы положителен у водорода-1, с ростом массового числа он уменьшается и становится отрицательным, пока не достигается минимум у железа-56, потом начинает расти и возрастает до положительных значений у тяжёлых нуклидов. Это соответствует тому, что деление ядер, более тяжёлых, чем железо, высвобождает энергию, тогда как деление лёгких ядер требует энергии. Напротив, слияние ядер легче железа высвобождает энергию, слияние же элементов тяжелее железа требует дополнительной энергии.
Атомная масса химического элемента (также «средняя атомная масса», «стандартная атомная масса») является средневзвешенной атомной массой всех существующих в природе стабильных и нестабильных изотопов данного химического элемента с учётом их природной (процентной) распространённости в земной коре и атмосфере. Именно эта атомная масса представлена в периодической таблице Д. И. Менделеева, её используют в стехиометрических расчётах. Атомная масса элемента с нарушенным изотопным соотношением (например, обогащённого каким-либо изотопом) отличается от стандартной. Для моноизотопных элементов (таких как иод, золото и т. п.) атомная масса элемента совпадает с атомной массой его единственного представленного в природной смеси изотопа. Для химических элементов, отсутствующих в природе (синтетических химических элементов), таких как технеций, кюрий и т. п., в качестве атомной массы элемента условно указывают массовое число наиболее стабильного из известных изотопов этого элемента; такие значения в таблице Менделеева традиционно указываются в квадратных скобках.
Наиболее точные значения атомных масс, измеренные на текущий момент, можно найти в регулярно, раз в несколько лет выходящей под эгидой ИЮПАК публикации Atomic Mass Evaluation (AME). На 2022 год последней публикацией является AME2020.
Относительная атомная масса
Относи́тельная а́томная ма́сса[англ.]* (устаревшее название — атомный вес) — значение массы атома, выраженное в атомных единицах массы, определяется как отношение массы атома данного элемента к 1⁄12 массы нейтрального атома изотопа углерода 12C. Из определения следует, что относительная атомная масса является безразмерной величиной.
Молекулярная (молярная) масса
Молекулярной массой химического соединения называется сумма атомных масс элементов, составляющих его, умноженных на стехиометрические коэффициенты элементов по химической формуле соединения. Строго говоря, масса молекулы меньше массы составляющих её атомов на величину, равную энергии связи молекулы (см. выше). Однако этот дефект массы на 9—10 порядков меньше массы молекулы, и им можно пренебречь.
Определение моля (и числа Авогадро) выбирается таким образом, чтобы масса одного моля вещества (молярная масса), выраженная в граммах (на моль), была численно равна атомной (или молекулярной) массе этого вещества. Например, атомная масса железа равна 55,847 а. е. м. Следовательно, один моль железа (то есть количество атомов железа, равное числу Авогадро, ≈6,022⋅1023) имеет массу 55,847 г.
Прямое сравнение и измерение масс атомов и молекул выполняется с помощью масс-спектрометрических методов.
История
При вычислениях атомных масс изначально (с начала XIX века, по предложению Дж. Дальтона; см. Атомистическая теория Дальтона) за единицу массы [относительную] принимали массу атома водорода как самого лёгкого элемента и по отношению к нему вычисляли массы атомов других элементов. Но так как атомные массы большинства элементов определяются, исходя из состава их кислородных соединений, то фактически вычисления производились по отношению к атомной массе кислорода, которая принималась равной 16; отношение между атомными массами кислорода и водорода считали равным 16 : 1. Впоследствии более точные измерения показали, что это отношение равно 15,874 : 1 или, что то же самое, 16 : 1,0079, — в зависимости от того, к какому атому — кислорода или водорода — относить целочисленное значение. Изменение атомной массы кислорода повлекло бы за собой изменение атомных масс большинства элементов. Поэтому было решено оставить для кислорода атомную массу 16, приняв атомную массу водорода равной 1,0079.
Таким образом, за единицу атомной массы принималась 1⁄16 часть массы атома кислорода, получившая название . В дальнейшем было установлено, что природный кислород представляет собой смесь изотопов, так что кислородная единица массы характеризует среднее значение массы атомов природных изотопов кислорода (кислорода-16, кислорода-17 и кислорода-18), которое оказалось непостоянным из-за природных вариаций изотопного состава кислорода. Для атомной физики такая единица оказалась неприемлемой, и в этой отрасли науки за единицу атомной массы была принята 1⁄16 часть массы атома кислорода 16O. В результате оформились две шкалы атомных масс — химическая и физическая. Наличие двух шкал атомных масс создавало большие неудобства. Величины многих констант, рассчитанных по физической и химической шкалам, оказывались различными. Это неприемлемое положение привело к введению углеродной шкалы атомных масс вместо кислородной.
Единая шкала относительных атомных масс и новая единица атомной массы принята Международным съездом физиков (1960) и унифицирована Международным съездом химиков (1961; спустя 100 лет после 1-го Международного съезда химиков), вместо предыдущих двух кислородных единиц атомной массы — физической и химической. Кислородная химическая единица равна 0,999957 новой углеродной единицы атомной массы. В современной шкале относительные атомные массы кислорода и водорода равны соответственно 15,9994 : 1,0079… Поскольку новая единица атомной массы привязана к конкретному изотопу, а не к среднему значению атомной массы химического элемента, природные изотопные вариации не сказываются на воспроизводимости этой единицы.
Примечания
- См. Фундаментальные физические постоянные#Некоторые другие физические постоянные.
- Поэтому атомная масса этого изотопа по определению равна 12 (а. е. м.) точно
- Atomic Mass Evaluation (AME) Архивная копия от 11 января 2019 на Wayback Machine
- Huang W. J., Meng Wang, Kondev F. G., Audi G., Naimi S. The Ame2020 atomic mass evaluation (I). Evaluation of input data, and adjustment procedures (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43, iss. 3. — P. 030002-1—030002-342. — doi:10.1088/1674-1137/abddb0.
Meng Wang, Huang W. J., Kondev F. G., Audi G., Naimi S. The Ame2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references (англ.) // Chinese Physics C. — 2021. — Vol. 43, iss. 3. — P. 030003-1—030003-512. — doi:10.1088/1674-1137/abddaf. - Чертов А. Г. Единицы физических величин. — М.: «Высшая школа», 1977. — 287 с.
- Некрасов Б. В. Основы общей химии. — 3-е изд. — М.: Химия, 1973. — Т. I. — С. 22—27.'
Литература
- Meija J. et al. Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report) (англ.) // Pure and Applied Chemistry. — 2016. — Vol. 88, no. 3. — P. 265—291. — doi:10.1515/pac-2015-0305.
- Вес атомов // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
- Атом (Размеры и масса атомов). Атомный вес // Физический энциклопедический словарь (в 5 т.) / Б. А. Введенский. — М.: Сов. энциклопедия, 1960. — Т. 1. — С. 107, 119–121. — 664 с.
- Дикерсон Р., Грей Г., Хейт Дж. Основные законы химии: В 2 томах / Пер. с англ.. — М.: Мир, 1982. — Т. 1. — С. 13—65, 114, 267—295. — 652 с.
- Атомная масса // Физическая энциклопедия : [в 5 т.] / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: Ааронова — Бома эффект — Длинные линии. — С. 152. — 707 с. — 100 000 экз.
- Атомная масса // Химическая энциклопедия : в 5 т. / Гл. ред. И. Л. Кнунянц. — М.: Советская энциклопедия, 1988. — Т. 1: А — Дарзана. — С. 216. — 623 с. — 100 000 экз. — ISBN 5-85270-008-8.
Ссылки
- Атомная масса / Справочник химика (дополнительная информация )
- Публикации атомных масс 1969—2013 — в журнале «Pure and Applied Chemistry», на сайте ИЮПАК
- Атомные массы всех изотопов
- AME2020 atomic mass evaluation Архивная копия от 11 января 2019 на Wayback Machine
- Atomic Mass Data Center
У этой статьи есть несколько проблем, помогите их исправить: |
Википедия, чтение, книга, библиотека, поиск, нажмите, истории, книги, статьи, wikipedia, учить, информация, история, скачать, скачать бесплатно, mp3, видео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, картинка, музыка, песня, фильм, игра, игры, мобильный, телефон, Android, iOS, apple, мобильный телефон, Samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Сеть, компьютер, Информация о Атомная масса, Что такое Атомная масса? Что означает Атомная масса?
A tomnaya ma ssa massa atoma Edinica izmereniya v SI kilogramm obychno primenyaetsya vnesistemnaya edinica atomnaya edinica massy Obshie svedeniyaOdnim iz fundamentalnyh svojstv atoma yavlyaetsya ego massa Absolyutnaya massa atoma velichina chrezvychajno malaya Tak atom vodoroda imeet massu okolo 1 67 10 24 g Poetomu v himii preimushestvenno dlya prakticheskih celej znachitelno udobnee polzovatsya uslovnoj velichinoj kotoruyu nazyvayut otnositelnoj atomnoj massoj ili prosto atomnoj massoj i kotoraya pokazyvaet vo skolko raz massa atoma dannogo elementa bolshe massy atoma drugogo elementa prinyatoj za edinicu izmereniya massy V kachestve edinicy izmereniya atomnyh i molekulyarnyh mass prinyata 1 12 chast massy nejtralnogo atoma naibolee rasprostranyonnogo izotopa ugleroda 12C Eta vnesistemnaya edinica izmereniya massy poluchila nazvanie atomnaya edinica massy a e m ili dalton oboznachenie Da edinica nazvana v chest Dzh Daltona Raznost mezhdu atomnoj massoj izotopa i ego massovym chislom nazyvaetsya izbytkom massy obychno ego vyrazhayut v MeV On mozhet byt kak polozhitelnym tak i otricatelnym prichina ego vozniknoveniya nelinejnaya zavisimost energii svyazi yader ot chisla protonov i nejtronov a takzhe razlichie v massah protona i nejtrona Zavisimost atomnoj massy izotopa ot massovogo chisla takova izbytok massy polozhitelen u vodoroda 1 s rostom massovogo chisla on umenshaetsya i stanovitsya otricatelnym poka ne dostigaetsya minimum u zheleza 56 potom nachinaet rasti i vozrastaet do polozhitelnyh znachenij u tyazhyolyh nuklidov Eto sootvetstvuet tomu chto delenie yader bolee tyazhyolyh chem zhelezo vysvobozhdaet energiyu togda kak delenie lyogkih yader trebuet energii Naprotiv sliyanie yader legche zheleza vysvobozhdaet energiyu sliyanie zhe elementov tyazhelee zheleza trebuet dopolnitelnoj energii Atomnaya massa himicheskogo elementa takzhe srednyaya atomnaya massa standartnaya atomnaya massa yavlyaetsya srednevzveshennoj atomnoj massoj vseh sushestvuyushih v prirode stabilnyh i nestabilnyh izotopov dannogo himicheskogo elementa s uchyotom ih prirodnoj procentnoj rasprostranyonnosti v zemnoj kore i atmosfere Imenno eta atomnaya massa predstavlena v periodicheskoj tablice D I Mendeleeva eyo ispolzuyut v stehiometricheskih raschyotah Atomnaya massa elementa s narushennym izotopnym sootnosheniem naprimer obogashyonnogo kakim libo izotopom otlichaetsya ot standartnoj Dlya monoizotopnyh elementov takih kak iod zoloto i t p atomnaya massa elementa sovpadaet s atomnoj massoj ego edinstvennogo predstavlennogo v prirodnoj smesi izotopa Dlya himicheskih elementov otsutstvuyushih v prirode sinteticheskih himicheskih elementov takih kak tehnecij kyurij i t p v kachestve atomnoj massy elementa uslovno ukazyvayut massovoe chislo naibolee stabilnogo iz izvestnyh izotopov etogo elementa takie znacheniya v tablice Mendeleeva tradicionno ukazyvayutsya v kvadratnyh skobkah Naibolee tochnye znacheniya atomnyh mass izmerennye na tekushij moment mozhno najti v regulyarno raz v neskolko let vyhodyashej pod egidoj IYuPAK publikacii Atomic Mass Evaluation AME Na 2022 god poslednej publikaciej yavlyaetsya AME2020 Otnositelnaya atomnaya massaOtnosi telnaya a tomnaya ma ssa angl ustarevshee nazvanie atomnyj ves znachenie massy atoma vyrazhennoe v atomnyh edinicah massy opredelyaetsya kak otnoshenie massy atoma dannogo elementa k 1 12 massy nejtralnogo atoma izotopa ugleroda 12C Iz opredeleniya sleduet chto otnositelnaya atomnaya massa yavlyaetsya bezrazmernoj velichinoj Molekulyarnaya molyarnaya massaMolekulyarnoj massoj himicheskogo soedineniya nazyvaetsya summa atomnyh mass elementov sostavlyayushih ego umnozhennyh na stehiometricheskie koefficienty elementov po himicheskoj formule soedineniya Strogo govorya massa molekuly menshe massy sostavlyayushih eyo atomov na velichinu ravnuyu energii svyazi molekuly sm vyshe Odnako etot defekt massy na 9 10 poryadkov menshe massy molekuly i im mozhno prenebrech Opredelenie molya i chisla Avogadro vybiraetsya takim obrazom chtoby massa odnogo molya veshestva molyarnaya massa vyrazhennaya v grammah na mol byla chislenno ravna atomnoj ili molekulyarnoj masse etogo veshestva Naprimer atomnaya massa zheleza ravna 55 847 a e m Sledovatelno odin mol zheleza to est kolichestvo atomov zheleza ravnoe chislu Avogadro 6 022 1023 imeet massu 55 847 g Pryamoe sravnenie i izmerenie mass atomov i molekul vypolnyaetsya s pomoshyu mass spektrometricheskih metodov IstoriyaPri vychisleniyah atomnyh mass iznachalno s nachala XIX veka po predlozheniyu Dzh Daltona sm Atomisticheskaya teoriya Daltona za edinicu massy otnositelnuyu prinimali massu atoma vodoroda kak samogo lyogkogo elementa i po otnosheniyu k nemu vychislyali massy atomov drugih elementov No tak kak atomnye massy bolshinstva elementov opredelyayutsya ishodya iz sostava ih kislorodnyh soedinenij to fakticheski vychisleniya proizvodilis po otnosheniyu k atomnoj masse kisloroda kotoraya prinimalas ravnoj 16 otnoshenie mezhdu atomnymi massami kisloroda i vodoroda schitali ravnym 16 1 Vposledstvii bolee tochnye izmereniya pokazali chto eto otnoshenie ravno 15 874 1 ili chto to zhe samoe 16 1 0079 v zavisimosti ot togo k kakomu atomu kisloroda ili vodoroda otnosit celochislennoe znachenie Izmenenie atomnoj massy kisloroda povleklo by za soboj izmenenie atomnyh mass bolshinstva elementov Poetomu bylo resheno ostavit dlya kisloroda atomnuyu massu 16 prinyav atomnuyu massu vodoroda ravnoj 1 0079 Takim obrazom za edinicu atomnoj massy prinimalas 1 16 chast massy atoma kisloroda poluchivshaya nazvanie V dalnejshem bylo ustanovleno chto prirodnyj kislorod predstavlyaet soboj smes izotopov tak chto kislorodnaya edinica massy harakterizuet srednee znachenie massy atomov prirodnyh izotopov kisloroda kisloroda 16 kisloroda 17 i kisloroda 18 kotoroe okazalos nepostoyannym iz za prirodnyh variacij izotopnogo sostava kisloroda Dlya atomnoj fiziki takaya edinica okazalas nepriemlemoj i v etoj otrasli nauki za edinicu atomnoj massy byla prinyata 1 16 chast massy atoma kisloroda 16O V rezultate oformilis dve shkaly atomnyh mass himicheskaya i fizicheskaya Nalichie dvuh shkal atomnyh mass sozdavalo bolshie neudobstva Velichiny mnogih konstant rasschitannyh po fizicheskoj i himicheskoj shkalam okazyvalis razlichnymi Eto nepriemlemoe polozhenie privelo k vvedeniyu uglerodnoj shkaly atomnyh mass vmesto kislorodnoj Edinaya shkala otnositelnyh atomnyh mass i novaya edinica atomnoj massy prinyata Mezhdunarodnym sezdom fizikov 1960 i unificirovana Mezhdunarodnym sezdom himikov 1961 spustya 100 let posle 1 go Mezhdunarodnogo sezda himikov vmesto predydushih dvuh kislorodnyh edinic atomnoj massy fizicheskoj i himicheskoj Kislorodnaya himicheskaya edinica ravna 0 999957 novoj uglerodnoj edinicy atomnoj massy V sovremennoj shkale otnositelnye atomnye massy kisloroda i vodoroda ravny sootvetstvenno 15 9994 1 0079 Poskolku novaya edinica atomnoj massy privyazana k konkretnomu izotopu a ne k srednemu znacheniyu atomnoj massy himicheskogo elementa prirodnye izotopnye variacii ne skazyvayutsya na vosproizvodimosti etoj edinicy PrimechaniyaSm Fundamentalnye fizicheskie postoyannye Nekotorye drugie fizicheskie postoyannye Poetomu atomnaya massa etogo izotopa po opredeleniyu ravna 12 a e m tochno Atomic Mass Evaluation AME Arhivnaya kopiya ot 11 yanvarya 2019 na Wayback Machine Huang W J Meng Wang Kondev F G Audi G Naimi S The Ame2020 atomic mass evaluation I Evaluation of input data and adjustment procedures angl Chinese Physics C 2021 Vol 43 iss 3 P 030002 1 030002 342 doi 10 1088 1674 1137 abddb0 Meng Wang Huang W J Kondev F G Audi G Naimi S The Ame2020 atomic mass evaluation II Tables graphs and references angl Chinese Physics C 2021 Vol 43 iss 3 P 030003 1 030003 512 doi 10 1088 1674 1137 abddaf Chertov A G Edinicy fizicheskih velichin M Vysshaya shkola 1977 287 s Nekrasov B V Osnovy obshej himii 3 e izd M Himiya 1973 T I S 22 27 LiteraturaMeija J et al Atomic weights of the elements 2013 IUPAC Technical Report angl Pure and Applied Chemistry 2016 Vol 88 no 3 P 265 291 doi 10 1515 pac 2015 0305 Ves atomov Enciklopedicheskij slovar Brokgauza i Efrona v 86 t 82 t i 4 dop SPb 1890 1907 Atom Razmery i massa atomov Atomnyj ves Fizicheskij enciklopedicheskij slovar v 5 t B A Vvedenskij M Sov enciklopediya 1960 T 1 S 107 119 121 664 s Dikerson R Grej G Hejt Dzh Osnovnye zakony himii V 2 tomah Per s angl M Mir 1982 T 1 S 13 65 114 267 295 652 s Atomnaya massa Fizicheskaya enciklopediya v 5 t Gl red A M Prohorov M Sovetskaya enciklopediya 1988 T 1 Aaronova Boma effekt Dlinnye linii S 152 707 s 100 000 ekz Atomnaya massa Himicheskaya enciklopediya v 5 t Gl red I L Knunyanc M Sovetskaya enciklopediya 1988 T 1 A Darzana S 216 623 s 100 000 ekz ISBN 5 85270 008 8 SsylkiAtomnaya massa Spravochnik himika dopolnitelnaya informaciya Publikacii atomnyh mass 1969 2013 v zhurnale Pure and Applied Chemistry na sajte IYuPAK Atomnye massy vseh izotopov AME2020 atomic mass evaluation Arhivnaya kopiya ot 11 yanvarya 2019 na Wayback Machine Atomic Mass Data CenterU etoj stati est neskolko problem pomogite ih ispravit V state ne hvataet ssylok na istochniki sm rekomendacii po poisku Informaciya dolzhna byt proveryaema inache ona mozhet byt udalena Vy mozhete otredaktirovat statyu dobaviv ssylki na avtoritetnye istochniki v vide snosok 14 dekabrya 2009 V state est spisok istochnikov no ne hvataet snosok Bez snosok slozhno opredelit iz kakogo istochnika vzyato kazhdoe otdelnoe utverzhdenie Vy mozhete uluchshit statyu prostaviv snoski na istochniki podtverzhdayushie informaciyu Svedeniya bez snosok mogut byt udaleny 14 dekabrya 2009 Pozhalujsta posle ispravleniya problemy isklyuchite eyo iz spiska parametrov Posle ustraneniya vseh nedostatkov etot shablon mozhet byt udalyon lyubym uchastnikom
